Pomocný náhon - Power take-off

PTO na zadním konci zemědělského traktoru .
PTO (v krabici ve spodní části) mezi tříbodovým závěsem traktoru.

Výkon vzletu nebo výkon vzletu ( PTO ) je některý z několika metod pro odběr energie ze zdroje energie, jako je například běžícího motoru , a přenos do aplikace, jako je jako připojený provedení nebo samostatný stroj.

Nejčastěji se jedná o drážkovaný hnací hřídel instalovaný na traktoru nebo nákladním vozidle, který umožňuje pohánět nářadí s protilehlými kováními přímo z motoru.

Částečně trvale namontované pomocné náhony lze nalézt také u průmyslových a lodních motorů. Tyto aplikace obvykle používají hnací hřídel a šroubový spoj k přenosu energie na sekundární nářadí nebo příslušenství. V případě námořní aplikace mohou být tyto hřídele použity k pohonu požárních čerpadel.

V letadlových aplikacích lze takový pohon příslušenství použít ve spojení s pohonem s konstantní rychlostí . Proudová letadla mají čtyři typy PTO jednotek: interní převodovku, externí převodovku, radiální hnací hřídel a odvzdušňovací vzduch, které se používají k napájení příslušenství motoru. V některých případech systémy pomocného náhonu letadla také zajišťují dodávku energie do motoru během startování motoru. Viz také startér Coffman .

Dějiny

Žlutá hřídel poskytuje pohon vývodového hřídele cepové sekačce na tomto traktoru International Harvester

Než se pomocné náhony staly běžnými, byly k dispozici různé způsoby přenosu energie, ale existovaly aplikace, které by mohly těžit z některých atributů, které by poskytovaly vývodové hřídele. Ploché pásy byly obecně užitečné pouze pro aplikace, kde byl motor nehybný, jako například tovární parní stroje , přenosné stacionární motory nebo trakční motory zaparkované před pracovištěm. U pohybujících se vozidel, jako je trakční motor nebo raný traktor táhnoucí zemědělské nářadí , mohl stroj přijímat rotační sílu tím, že jej odebral z jednoho ze svých vlastních kol (jehož otáčení bylo zajištěno vlečením) a distribuován pomocí válečkových řetězů (do srpu) například kliková tyč ), ale taková převodovka se zastaví, pokud vozidlo přestane cestovat a odpor pracovního zatížení má tendenci přimět kolo spíše k smyku, než aby se otáčelo , i když je zaražené . Cílem koncepce pohonu hřídele se snadno připojitelnými a odpojenými spojkami a flexibility pro jízdu v měnících se úhlech (například když se otočí kombinace kloubového tahače a přívěsu), bylo cílem.

Experimentální vzlety byly vyzkoušeny již v roce 1878 a v následujících desetiletích byly konstruovány různé domácí verze. Společnost International Harvester Company (IHC) byla první na trhu s vývodovým hřídelem na produkčním traktoru, jehož model 8-16 byl představen v roce 1918. Edward A. Johnston, inženýr IHC, byl ohromen domácím vývodovým hřídelem, který viděl ve Francii asi před deseti lety improvizoval francouzský farmář a mechanik s příjmením Gougis. On a jeho kolegové z IHC tuto myšlenku začlenili do 8-16 a navrhli rodinu nástrojů, které této funkce využijí. IHC nebyla na trhu dlouho sama, protože do roka se PTO objevovaly na jiných produkčních traktorech, jako jsou některé modely Case . V roce 1920 IHC nabídla možnost PTO na svém traktoru 15-30 a byl to první traktor vybavený PTO, který byl předložen ke zkoušce traktoru Nebraska . PTO byl pro IHC ve 20. letech konkurenční výhodou a implementaci PTO nakonec dohnaly i další společnosti.

Uvnitř převodovky určuje přesný bod podél soukolí, kde je odebírán výkon, zda lze vývodový hřídel provozovat nezávisle na pojezdu vozidla ( pozemní rychlosti ). Rané vývodové hřídele byly často sundávány z hlavního výstupního hřídele, což znamenalo, že vozidlo muselo být „v převodovce“, aby bylo možné vývodový hřídel provozovat. Později to vylepšily takzvané živé vývodové hřídele (LPTO), které umožňují ovládání otáček vývodové hřídele nezávisle na pohybu traktoru. To je výhoda, když zatížení poháněné vývodovým hřídelem vyžaduje, aby se pohyb traktoru zpomalil nebo zastavil, aby zařízení poháněné vývodovým hřídelem mohlo dohnat. Umožňuje také operace, kde traktor zůstává zaparkovaný, například plnění sil nebo vykládání rozmetadla hnoje na hromadu nebo lagunu, nikoli přes pole. V roce 1945 představila společnost Cockshutt Farm Equipment Ltd z Brantfordu v kanadském Ontariu traktor Cockshutt Model 30 s LPTO. Většina dnes vyráběných vývodových hřídelí je pod napětím. V moderních traktorech je LPTO často ovládán tlačítkem nebo přepínačem. To zvyšuje bezpečnost obsluhy, která se potřebuje dostat do blízkosti kloubového hřídele.

Bezpečnost

Ochranný plastový plášť obklopující PTO

PTO a související hřídele a univerzální klouby jsou častou příčinou nehod a úrazů v zemědělství a průmyslu. Podle Národní bezpečnostní rady bylo v PTO v roce 1997 ve Spojených státech zapojeno šest procent úmrtí souvisejících s traktorem. K incidentům může dojít při vtažení volného oděvu do dříku, což často vede ke zlomeninám kostí , ztrátě končetiny nebo smrti jejího nositele. 13. dubna 2009 zemřela bývalá hvězda Major League Baseball Mark Fidrych v důsledku nehody související s PTO ; „Zdálo se, že pracoval na nákladním autě, když se jeho oblečení zamotalo do vývodové hřídele nákladního vozidla,“ uvedl státní zástupce Joseph Early Jr. v prohlášení. Navzdory velké práci na snížení četnosti a závažnosti zemědělských úrazů k těmto událostem stále dochází. Zapletení pomocného pohonu je jedním příkladem zemědělských událostí, které mohou vést k úmrtí nebo trvalé invaliditě.

Některá zařízení používají k ochraně vývodového hřídele ochranné plastové kryty, které se volně otáčejí; v některých zemích jsou povinné. Ve Velké Británii jsou pokyny pro výkon a ochranu zdraví a bezpečnosti obsaženy v letáku.

Technická normalizace

Zemědělské PTO mají standardizované rozměry a rychlost. ISO standard pro PTO je ISO 500 , který k vydání 2004 byla rozdělena do tří částí:

  1. ISO 500-1 Obecné specifikace, bezpečnostní požadavky, rozměry pro hlavní štít a volný prostor
  2. ISO 500-2 úzkorozchodné traktory, rozměry pro hlavní štít a volný prostor
  3. ISO 500-3 Hlavní rozměry PTO a rozměry drážkování, umístění PTO.

Původní typ (označený jako Typ 1) vyžaduje provoz při 540 otáčkách za minutu (ot / min). Hřídel, který se otáčí rychlostí 540 ot / min, má šest drážek a průměr 1+3 / 8 palců (35 mm).

Dva novější typy, podporující aplikace s vyšším výkonem, pracují při 1 000 ot / min a liší se velikostí hřídele. Větší hřídel má 20 drážek (průměr 1+3 / 4  palce nebo 44 mm) (označený jako typ 3), zatímco menší má 21 drážkování (průměr 1+3 / 8  palce nebo 35 mm) (označeno jako typ 2). Zemědělci tyto dva typy obvykle odlišují tím, že je nazývají „velké 1 000“ nebo „malé 1 000“ ve srovnání s typem 1, který se běžně označuje jako „540“.

Vzhledem ke stále rostoucím požadavkům na výkon zemědělských strojů a k instalaci motorů s vyšším výkonem do zemědělských traktorů byl do ISO 500 přidán ještě větší typ (označený jako typ 4). Pracuje s vyššími otáčkami 1300 ot / min, aby umožňující přenos síly při snížených úrovních točivého momentu. Hřídel má 22 drážek s hlavním průměrem 57,5 milimetrů (mm). Má zvládnout výkon vývodového hřídele až 450 kilowattů (kW) nebo zhruba 600 koní (hp).

Při pohledu z kabiny traktoru se všechny čtyři typy otáčejí proti směru hodinových ručiček; když stojí za traktorem, hřídel se otáčí ve směru hodinových ručiček.

Typ 10-spline byl použit u některých raných zařízení, jako je Land Rover z roku 1948 . Obvykle byl dodáván adaptér se šesti drážkami. Je obvyklé, že výrobci zemědělských strojů uvádějí jmenovitý výkon PTO, což je údaj o dostupném okamžitém výkonu na hřídeli. Novější traktory mohou být vybaveny volitelnými doplňky 540/540E a/nebo 1000/1000E, které umožňují traktoru pohánět určitá zařízení s nízkou spotřebou energie, jako jsou shrnovače sena nebo obraceče, využívající nižší otáčky motoru k udržení potřebných otáček za minutu, s použitím menšího množství paliva a méně zatěžuje motor - zvyšuje tak účinnost a snižuje náklady.

První průmyslový standard pro konstrukci PTO přijala ASAE ( Americká společnost zemědělských inženýrů ) v dubnu 1927. Rychlost otáčení PTO byla stanovena na 536 ± 10 ot / min; směr byl ve směru hodinových ručiček. Rychlost byla později změněna na 540 ot./min.

Použití na užitkových vozidlech

Hydraulický vývodový hřídel namontovaný na převodovce nákladního vozidla
Zadní příčník s hydraulickými konektory PTO a spojkou na Unimog 421

Převodovky nákladních vozidel mají jedno nebo více umístění, která umožňují montáž vývodového hřídele. PTO je nutné zakoupit samostatně a je třeba dbát na to, aby fyzické rozhraní převodovky odpovídalo kompatibilnímu PTO. Dodavatelé PTO obvykle vyžadují podrobnosti o značce, modelu a dokonce i sériovém čísle převodu. Je také nutné zajistit, aby fyzický prostor kolem převodovky umožňoval instalaci vývodového hřídele. PTO se zapíná a vypíná pomocí spojky hlavní převodovky a mechanismu dálkového ovládání, který pracuje na samotném PTO. K zapojení vývodového hřídele se obvykle používá vzduchový ventil, ale k dispozici je také mechanické spojení, elektrický nebo hydraulický mechanismus.

Většina Unimogů je dodávána s předními a/nebo zadními vývodovými hřídelemi a hydraulikou, jakož i se systémy tříbodového závěsu.

Jednotky budou ohodnoceny podle spojitého a přerušovaného točivého momentu, který na ně lze aplikovat, a různé modely budou nabízet různé poměry „otáčení vývodového hřídele k otáčkám motoru“.

Ve většině případů se PTO připojí přímo k hydraulickému čerpadlu . To umožňuje přenos mechanické síly prostřednictvím systému hydraulické kapaliny na jakékoli místo kolem vozidla, kde ji hydraulický motor převede zpět na rotační nebo lineární mechanickou sílu. Mezi typické aplikace patří:

  • Provoz vodního čerpadla na hasičském nebo vodním kamionu
  • Provoz stroje na extrakci horké vody namontovaného na kamionu na čištění koberců (pohánění vakuového dmychadla a vysokotlakých čerpadel)
  • Napájení dmychadlového systému používaného k pohybu suchých materiálů, jako je cement
  • Napájení vzduchového kompresorového systému integrovaného ve vozidle
  • Zvedání postele sklápěče
  • Ovládání mechanického ramene na korečkovém vozíku používaném personálem pro elektrickou údržbu nebo pracovníky údržby kabelové televize
  • Obsluha navijáku na odtahovém voze
  • Provoz kompaktoru na popelářském autě
  • Obsluha výložníku/drapáku
  • Obsluha sestavy rýče a zvedacího stožáru namontované na nákladním vozidle

Dělená hřídel

K pohonu vývodového hřídele je namontován vývodový hřídel s dělenou hřídelí. Taková jednotka je další převodovkou, která odděluje hnací hřídel vozidla na dvě části:

  • Hřídel obrácený k převodovce, který bude přenášet sílu motoru na vývodový hřídel s dělenou hřídelí;
  • Hřídel směřující k nápravě, která přenáší hnací sílu na nápravu.

Samotná jednotka je navržena tak, aby nezávisle odváděla výkon motoru buď na hřídel směřující k nápravě, nebo na přídavný výstupní hřídel vývodového hřídele. To se provádí pomocí dvou nezávislých spojek, jako jsou zubové nebo psí spojky, které lze provozovat pouze při úplném zastavení pohonu . Protože hlavní převodovka mění rychlost otáčení výběrem rychlostního stupně, nelze vývodový hřídel ovládat, když se vozidlo pohybuje.

U vozidel 4x4 je PTO převodovkou s děleným hřídelem využíván pouze zadní hnací hřídel, což vyžaduje, aby schéma pohonu 4x4 vozidla bylo volitelného typu 4WD, aby byl hnací hřídel přední nápravy během provozu vývodového hřídele zcela odpojen.

Přímo k vývodovému hřídeli je také možné připojit něco jiného než hydraulické čerpadlo: například čerpadla hasičských vozidel.

Dělená hřídel „sendvič“

Mezi motor a převodovku je namontována jednotka s děleným hřídelem „sendvičového“ typu, která se používá u vozidel pro údržbu silnic, hasičských vozidel a terénních vozidel. Tato jednotka získává pohon přímo z hřídele motoru a může být schopna dodat až kompletní výkon motoru do vývodového hřídele. Obvykle tyto jednotky přicházejí s vlastním mazacím systémem. Díky sendvičovému způsobu montáže bude převodovka přesunuta od motoru, což vyžaduje instalaci hnacího ústrojí.

Viz také

Reference

Bibliografie

  • Pripps, Robert N .; Morland, Andrew (fotograf) (1993), Farmall Tractors: History of International McCormick-Deering Farmall Tractors , Farm Tractor Color History Series, Osceola, WI, USA: MBI, ISBN 978-0-87938-763-1.